我国南海油气资源储量丰富,成为海洋油气开发的主要区域。但地形复杂、密度垂向层化稳定使得内波频繁产生,且具有振幅大、持续时间长等特点。FPSO作为油气勘探开采中主流的大型海洋工程技术装备之一,其受内孤立波作用会产生显著的漂移以及系缆断裂等事故,对FPSO的作业和安全带来严重危害,但有关内孤立波对其作用危害性机理的研究尚不深入,还缺少可供工程实际直接应用的有效评估方法。论文在充分调研以及分析问题的基础上,将理论、实验和数值相结合,开展内孤立波中FPSO水动力特性研究。利用内波水槽,基于Kd V、e Kd V和MCC三类内孤立波理论模型,开展0°～360°浪向角下FPSO浮体受到的内孤立波载荷模型实验研究,研究内孤立波载荷特性,以及内孤立波入射角、内孤立波幅值和上下层流体深度比对内孤立波载荷的影响规律。结果表明,FPSO受到的水平力最大幅值随内孤立波振幅|ad|/h增大而近乎呈线性增加,随上下层流体深度比h1/h2减小也会有所增大,随内孤立波作用角度α变化,浪向角90°（FPSO横浪）时水平力最大幅值达到最大。水平力最小幅值随入射角、振幅和分层情况变化很小。FPSO受到的横向力在浪向角45°和135°（FPSO斜浪）时,其最大幅值与水平力幅值基本相当,其他浪向角工况均很小。FPSO受到的垂向力始终为正值,并且其最大幅值随浪向角变化基本保持不变。充分掌握内孤立波载荷特性的基础上,以深海FPSO为对象,基于Kd V、e Kd V和MCC内孤立波理论,结合Froude-Krylov公式和粘性力公式,建立了内孤立波0°～360°浪向角作用下FPSO内孤立波载荷理论预报模型。同时以系列实验结果为依据,回归确定了内孤立波水平力、横向力计算模型中的摩擦力系数和修正系数的计算方法,以及内孤立波横浪作用时粘性力系数计算式。回归过程中得知各系数与Re数、KC数、上层流体深度比h1/h以及浪向角α有关。利用理论预报模型计算的不同内孤立波振幅、上下层流体深度比和浪向角情况的FPSO载荷结果与系列实验吻合良好。以系列实验为参照,依托速度入口边界和VOF方法构建内孤立波数值水槽。选取λ=1:1、20:1和300:1三个尺度比开展不同模型尺度的内孤立波与FPSO水动力特性数值分析,分析各个内孤立波载荷成分受计算模型尺度的影响并分析载荷尺度效应产生的原因,进而验证基于系列实验回归的摩擦力系数和修正系数计算式对实尺度结构物的适用性,从而获得载荷预报方法在工程实际中的适用条件。将FPSO载荷预报方法、集中质量法、龙格库塔法应用于浮体运动方程的求解,建立内孤立波和FPSO非线性耦合动力模型。根据某内孤立波实测数据,定量评估FPSO载荷、浮体运动以及系泊缆张力随时间的变化。内孤立波来流时FPSO浮体会遭遇极大的载荷,并在其作用下产生显著的纵荡、小幅度的垂荡和极其微小的纵摇运动,系泊缆顶端拉力也会急剧变化。FPSO内孤立波动态载荷中的水平力和力矩会随上层流体深度增大而减小,垂向力则会先增大后减小;动态载荷会随内孤立波振幅增大而增大;水平力和力矩会随系泊缆顶端初始水平张力增大有微小减小,垂向力则保持不变。FPSO纵荡和垂荡运动均随上层流体深度增大而减小,随内孤立波振幅增大而增大;随系泊缆顶端初始水平张力增大,纵荡运动增大,垂荡和纵摇运动则减小。FPSO系泊缆迎流和背流方向顶端张力随上层流体深度增大而减小;随内孤立波振幅增大而增大;迎流方向系泊缆顶端张力会随系泊缆顶端初始水平张力增大而减小,背流缆张力会随之增大。